1VTS中雷达和AIS的应用

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1、VTS中雷达和AIS的应用大连海事大学2010.10刘人杰1VTS系统及雷达应用简介2雷达基本功能和组成3雷达天线的发展和频率分集雷达的应用4固态雷达特点及应用5AIS在VTS中的应用1VTS系统及雷达应用简介1.1VTS系统组成1.2雷达在VTS中应用简况1.1VTS组成VTS系统组成：数据采集、数据传输、数据处理、数据综合应用。目标数据采集设备：雷达和AIS。雷达:能对覆盖区内的所有目标自主进行探测、跟踪和动态数据采集；不能对目标进行识别。AIS：通过岸基AIS网，能对覆盖区内装有AIS的船舶进行识别、跟踪以及动态数据、静态数据、航次数据等

2、采集，但数据采集受船载AIS的状况等因素限制。综合运用：雷达和AIS综合运用，可使VTS功能得到提高和扩展。Foliennummer/26.07.202109:011.2雷达在VTS中应用简况1948年，鹿特丹港VTS实验场世界上第一个岸基雷达系统1948年，英国鹿特港采用船用雷达建立了世界上第一个港口监视雷达站。单个岸基雷达站发展为多个岸基雷达站（雷达链）。1974年，大连鲇鱼湾采用大连海运学院研制的大屏幕船用雷达建成大连新港雷达站。1978年，青岛港采用国产船用雷达建立岸基雷达站。交管雷达和船用雷达一直采用恒载频脉冲体制和磁控管功率源。交管

3、雷达与船用雷达的显著差别是天线口径面水平边尺寸。天线：抛物面天线→波导开缝天线（圆极化天线、倒余割平方天线、大口径天线）。频率分集等分集技术在交管雷达中有所应用，并取得良好效果。固态雷达与磁控管雷达相比，有许多突出的优点，在船上和VTS中，应用固态雷达已是必然趋势。2雷达基本功能和组成2.1雷达基本工作原理2.2雷达基本作用和功能2.3雷达主要使用性能指标2.4增大最大作用距离途径2.5航海雷达组成和分机性能2.6相邻VTS的雷达共用2.1雷达基本工作原理发射波反射波（回波）目标雷达：利用电磁波二次辐射、转发或固有辐射来探测目标，获取其空间坐标

4、、速度、特征等信息的无线电装置。目标回波中包含目标信息。雷达：发射信号中不包含接收端所需要的目标任何信息，目标信息包含在回波中。通信：发射信号中包含发射端要传输的信息，经信道传输给接收机，接收机将接收信号转换成发射端所传输的信息。信息信息接收信号发射信号发射机信道接收机噪声干扰回波目标信息接收信号发射机目标发射信号接收机噪声干扰雷达系统和通信系统的差异通信系统：发射信号中包含（待传输的）全部信息，发射信号由（发射端）人工调制。雷达系统：发射信号中毫无（目标的）信息，发射信号由目标调制。AIS：属于通信系统。AIS和雷达的目标数据采集和跟踪等工作

5、机理存在重要差异。雷达系统的探测信息由目标调制后的回波可获取以下有关目标的信息：回波信号的存在→目标存在回波信号的时延→目标距离回波信号的波前法向→目标方位回波信号的Doppler频移→目标的径向速度回波信号的特征信息→目标的识别2.2雷达基本作用和功能◆常规航海雷达基本特点：采用磁控管功率源和恒载频脉冲体制。◆作用：船舶动态监视及船舶实时动态数据收集。◆基本功能：（1）船用雷达◆避碰◆定位（2）岸基雷达◆船舶动态监测◆船舶交通管理2.3雷达主要使用性能指标雷达性能指标：使用性能指标和技术性能指标。使用性能指标：表示雷达总体性能，包括探测范围（

6、通视距离）、最大作用距离、测量精度、分辨力等；每项使用性能指标与几项技术性能指标相联系。在雷达安装完成后测定。技术性能指标：表示雷达分机及全机的技术性能和质量，是实现雷达使用性能的技术保证，在机器出厂前测定。SAT：VTS工程完成后进行的系统现场测试，包含对雷达使用性能指标的测试。2.3.1通视距离（探测范围）通视距离示意图◆通视距离（探测范围）：受地球曲率和大气折射影响，由下式确定式中，hA(m)和hO(m)分别为岸台雷达天线高度和船舶等目标高度。◆通视距离与岸台雷达天线高度、目标高度、气象条件等有关，与雷达的性能无关。大气折射示意图正折射：

7、随高度增加，气压、湿度、温度逐渐减小，介电常数减小，电波传播轨迹下弯，视距增大。临界折射：电波轨迹下弯较厉害，出现与地球曲面平行传播的特殊情况（理论）。超折射：海面湿度大，空气湿度随高度增加锐减；或气温随着高度而增加，出现“气温逆布”，介电常数随高度急剧降低，电波轨迹下弯更厉害，电波在地面和上空大气来回反射形成“大气波导”式传播，视距大增，会出现无线电的“海市蜃楼”。负折射：海面上出现潮湿热空气而下层冷却时，湿度因而介电常数随高度增加急剧上升，电波轨迹向上弯曲，视距变小。北极地带，水温可超过气温20℃以上，气温随高度增加而急剧下降，也会出现负折

8、射。2.3.2最大作用距离（1）自由空间最大作用距离PT：雷达发射功率GA：雷达天线增益λ：雷达工作波长Prmin：接收机门限功率（灵敏度）σT：目标